SONS Production et propagation des sons
Le phénomène sonore
Ramifications de l'acoustique
Encyclopædia Universalis France
La production et la propagation des sons sont liées à l'existence d'un mouvement vibratoire. À la source, le milieu est déformé (par un choc, une compression, etc.) et, par suite de son élasticité, la déformation gagne les molécules voisines qui, dérangées de leur position d'équilibre, agissent à leur tour de proche en proche. Le phénomène se produit sans transport de matière. Les particules du milieu entrent en vibration les unes après les autres autour de leur position d'équilibre. La déformation se propage dans le milieu selon une onde. On dit que le son se déplace en ondes sonores ou acoustiques. Une image habituellement donnée pour illustrer ce phénomène est celle des rides se déplaçant sur une nappe d'eau dans laquelle on a jeté une pierre. La distance parcourue par une ride dans l'unité de temps s'appelle la célérité de l'onde ; la distance entre deux crêtes ou deux creux successifs s'appelle la longueur d'onde.
La célérité du son dans l'air dépend de la température. À la température ordinaire, elle est de l'ordre de 340 m/s. Dans d'autres milieux que l'air, le son se propage à des vitesses différentes. Ainsi, dans l'eau à la température ordinaire, elle atteint 1 500 m/s.
Dans le langage courant, on distingue les sons forts et les sons faibles. Cette distinction est liée à l'amplitude des vibrations de l'air qui transmet les sons à l'oreille. Devant la bouche d'une personne parlant normalement la pression de l'air varie seulement d'un millionième de la pression atmosphérique. Cela montre la sensibilité de l'organe du sens de l'ouïe. La propagation des vibrations est en même temps une propagation d'énergie mécanique. Pour engendrer une sensation sonore chez une personne jeune, il suffit d'une énergie de 10—16 watt par centimètre carré.
L'énergie transmise par unité de surface s'appelle l'intensité de l'onde sonore. Elle peut se mesurer en watt par centimètre carré, mais on lui préfère une unité moderne : le décibel. À proprement parler, le décibel est une unité relative, pour laquelle il faut choisir une intensité de référence. Par commodité, on prend souvent pour cette dernière l'intensité correspondant au seuil d'audibilité. Une conversation normale a alors une intensité d'environ 50 dB à une distance de quelques mètres.
On constate que plus on est éloigné de la source, plus faible est l'intensité sonore. Cela vient de ce que l'énergie totale, à un instant donné, se propage dans toutes les directions et que, la distance augmentant, elle est répartie sur des surfaces de plus en plus grandes, ce qui diminue d'autant l'énergie par unité de surface, c'est-à-dire l'intensité. Ainsi, pour un milieu illimité, homogène, l'énergie se retrouve après un certain temps sur une sphère dont la surface augmente comme le carré de la distance. L'intensité sonore décroît donc comme l'inverse du carré de la distance. Cette situation idéale est rarement rencontrée car les milieux ne sont ni illimités ni bien souvent homogènes. Cette loi de l'inverse du carré de la distance n'est pas entièrement satisfaisante car elle néglige une autre cause de diminution de l'énergie sonore : l'absorption du son et sa transformation en chaleur. Cette absorption est très grande dans les milieux visqueux. Elle est d'autre part renforcée par les réflexion, réfraction et diffusion du son.
Le son, comme les autres phénomènes ondulatoires (lumière), manifeste les propriétés de réflexion et de réfraction. Un exemple familier de réflexion est l'écho produit lorsqu'un son fort et net est émis devant un mur élevé. Moins évident peut-être est le renforcement du son dans une salle. En effet l'auditeur[...]
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Écrit par
- Michel BRUNEAU : professeur d'acoustique à l'université du Maine, Le Mans
- André DIDIER : professeur honoraire au Conservatoire national des arts et métiers, ancien directeur du laboratoire d'électro-acoustique du Conservatoire national des arts et métiers
- Jean-Claude RISSET : compositeur, directeur de recherche au C.N.R.S. (laboratoire de mécanique et d'acoustique, Marseille)
Classification
Médias
Lord Rayleigh
Wellcome Collection ; CC0
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Encyclopædia Universalis France
Ramifications de l'acoustique
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